Передвижная отладочная радиолокационная установка - Итоговый отчет московский государственный технический университет...


^ Передвижная отладочная радиолокационная установка


В последние годы возрос спрос на радиоэлектронные системы миллиметрового диапазона радиоволн с высоким и сверхвысоким разрешением. Однако их развитие сдерживает как недостаточно развитая элементная и аппаратурная база, так и малая изученность и малый объем экспериментальных результатов в области рассеяния сигналов, особенно в коротковолновой части миллиметрового диапазона радиоволн различными объектами и природной средой. Проектируемая в рамках настоящего проекта передвижная отладочная радиолокационная установка предназначена для проведения в полигонных условиях фундаментальных и прикладных ис следований, связанных с изучением высокого и сверхвысокого разрешения по дальности. Самостоятельное значение имеет освоение технологий разработки и создания аппаратуры, работающей в миллиметровом диапазоне.

На установке планируется исследовать:

При создании ПОРУ разрабатываются и изготавливаются ряд сложных систем и устройств, в том числе:

Конструктивно установка выполнена в виде подвижного радиолокационного средства, что позволяет проводить исследования в районах с разными условиями распространения радиоволн и различным характером отражений от земной и водной поверхностей. С этой целью приемопередающая аппаратура монтируется на прицепе, который транспортируется с помощью автомобиля.

Основные характеристики ПОРУ представлены в таблице.


Основные характеристики (ПОРУ)

Характеристика

Диапазон длин волн

8-миллиметровый

3- миллиметровый

Импульсная мощность, Вт

0,15

0,08

Полоса приемника, МГц

до 500

до 500

Коэффициент шума, дБ

8

8

АЦП

- разрядность

8 бит

8 бит

- квантование

0,8…1 ГГц

0,8…1 ГГц

Динамический диапазон, дБ

60–70

60–70

КНД, дБ

40

46

Поляризация

вертикальная,
горизонтальная

вертикальная,
горизонтальная


Наличие в ПОРУ двух радиолокационных каналов 8- и 3-мил­ли­мет­ро­вого диапазонов радиоволн расширяет возможности экспериментаторов по изучению закономерностей практически не освоенного нового 3-миллимитрового диапазона в сопоставлении с результатами, полученными в 8-миллиметровом диапазоне.

ПОРУ завершает список создаваемых основных функционально завершенных установок миллиметрового диапазона радиоволн. Все они, в конечном счете, подчинены одной задаче — освоению технологий создания и применения высокоинформативных РЛС миллиметрового диапазона радиоволн. Многие результаты, полученные на одной из установок, могут быть использованы на другой. Для обеспечения удобства передачи информации и ее обработки запланировано создание единообразного многофункционального аппаратно-программного комплекса для управления всеми установками.


^ ПРОЕКТ IV

«Биомедицинская техника и технологии живых систем»


Основные реализованные и подготовленные инновации в научно-исследовательской деятельности в рамках этого проекта инновационной образовательной программы были направлены на ведение научной деятельности по перспективным направлениям биомедицинской инженерии посредством организации трех учебно-научных лабораторий, оснащенных уникальным разработанным в МГТУ и приобретенным оборудованием.

При выборе направлений аппаратного оснащения лабораторий акцент делался на неинвазивные технологии медико-биологических исследований, как наиболее безопасные как для персонала, так и пациента и обладающих наибольшей перспективой в среднесрочной перспективе и далее.


Лаборатории оснащены уникальными стендами и системами, позволяющими проводить фундаментальные и поисковые исследования в области создания перспективных отечественных технологий на уровне, не уступающем мировому в данной области, выступать в качестве базы подготовки соответствующих инженерных и научных кадров. Аппаратно-программное и методическое обеспечение лаборатории представлено следующими системами.

^ Стенд для дистанционного измерения параметров пульса и дыхания предназначен для исследования эффектов радиолокационного дистанционного и запреградного обнаружения и регистрации параметров дыхания и сердцебиения человека. Уникальные возможности стенда определяется как сравнительной новизной эффекта биорадиолокации , так и использованием самой современной элементной базы в разработке радиолокатора, а также эффективных алгоритмов обработки данных. Особенностью стенда является возможность дистанционно обнаруживать людей, в том числе находящихся за препятствиями, и бесконтактно получать информацию о функциональном состоянии человека.

К областям применения биорадиолокации в биомедицинской инженерии относятся:

- сомнология - наблюдение за больными во время сна с целью обнаружения нарушений дыхания, в том числе sleep apnea/hypopnea syndrome;

- кардиореанимация, в тех случаях, когда применение контактных сенсоров невозможно или затруднено;

- функциональная диагностика - использование в качестве диагностической обратной связи для оценки эффективности проводимых терапевтических мероприятий (медикаментозных и физиотерапевтических) на основе анализа медленной вариабельности частоты сердечных сокращений и для исследования взаимодействия дыхательных и сердечных ритмов;

- мониторинг пульса и дыхания пациентов, например, ожоговых больных, т.е. в случае, когда применение контактных сенсоров невозможно или затруднено;

- слежение за состоянием плода беременных женщин вместо существующих методов, использующих ультразвук и требующих контакта с телом пациентки;

- бесконтактная оценка психоэмоционального состояния человека- оператора сложных машинных комплексов.


Стенд для создания управляемого по параметрам организма электромагнитного воздействия с обратной связью по параметрам гемодинамики. Уникальность созданного стенда заключается в формировании адекватных параметров электромагнитного поля, возможностей синхронизации с биологическими ритмами организма и в наличии обратной связи по параметрам гемодинамики. Подобная биологическая обратная связь, осуществляемая в режиме реального времени, позволяет производить эффективную электромагнитную терапию с идивидуально-оптимальными параметрами для пациента, без потери гемодинамической эффективности снижать общее время сеанса воздействия более чем на 30%, проводить научные исследования по изучению функционирования систем организма при различных терапевтических и медикаментозных воздействиях.

Основными направлениями научных исследований с использованием стенда являются: неинвазивные исследования кровообращения долей головного мозга при функциональных воздействиях, в том числе биоадекватных электромагнитных воздействиях; одновременная регистрация сигналов электрической активности мозга и его кровенаполнения; оценка состояния кровообращения различных отделов организма человека по параметрам медленных колебаний гемодинамики; теоретические основы метода низкочастотной биосинхронизированной электромагнитной терапии заболеваний кровообращения; оценка эффективности проводимых терапевтических процедур по параметрам гемодинамики в режиме реального времени.


^ Стенд для неинвазивных психофизиологических исследований является экспериментальной базой для проведения учебного процесса и фундаментальных и поисковых исследований в областях:

Направления прикладных исследований с использованием стенда:

  1. моделирование специализированных комплексов психофизиологической диагностики для биотехнических систем «пользователь ПК - компьютер», «водитель - транспортное средство»;

  2. разработка методов проведения традиционных психофизиологических тестов с инструментальным контролем психофизиологического состояния испытуемого;

  3. разработка новых датчиков психофизиологических величин, в том числе для бесконтактного и скрытного съёма биометрической информации.


^ Стенд для импедансного картирования деятельности сердца и кровообращения головного мозга.


Особенностями технологии импедансного прекордиального картирования являются неинвазивность, многоканальность, информативность представляемой медико-биологической информации.

Стенд является уникальной разработкой, как по характеристикам построения аппаратных средств, так и по потенциальным возможностям программно-алгоритмического и методического обеспечения.

Стенд, совместно с другими инструментальными методиками исследования деятельности сердца, позволяет сформировать уникальную программу фундаментальных и поисковых исследований для реализации аспирантских и докторантских программ в области разработки неинвазивных систем контроля жизненно важных параметров жизнедеятельности. Полученные в рамках реализации проекта результаты позволили качественно повысить уровень научных разработок в области неинвазивной диагностики состояния кардиореспираторной системы и внедрить их в учебный процесс.

32-канальная электродная система стенда обеспечивает необходимую пространственную и временную чувствительность.

Результаты проведенных исследований показали, что технология импедансного картирования является перспективной и уникальной для решения многих задач биомедицинской инженерии локализации сердца в грудной полости, оценки характерных размеров структур сердца, анализа фазовых циклов работы сердца и его камер, определения параметров насосной функции сердца, оценки работы клапанного аппарата, длительного мониторинга параметров биомеханической активности сердца, анализа кардиореспираторных отношений, визуализации движений отделов сердца.


^ Стенд для картирования магнитоэнцефалографической и магнитокардиологической активности головного мозга и сердца.


Уникальный, не имеющий аналогов в стране, стенд – результат научных исследований ИРЭ РАН в области создания неинвазивных систем для картирования медико-биологических процессов.

Целью магнитокардиографического (МКГ) исследования является анализ электрических событий в миокарде. Информация, полученная ЭКГ и МКГ методами, взаимосвязана и дополняет друг друга: ЭКГ чувствительна к радиальным компонентам волны возбуждения, МКГ чувствительна к тангенциальным компонентам волны возбуждения и обладает меньшей, по сравнению с ЭКГ, зависимостью от влияния многослойной проводящей среды , внутри которой расположен источник поля -сердце.

В экспериментальных исследованиях показана более высокая пространственная разрешающая способность магнитокардиографии по сравнению с электрокардиографией, Особенно заметным становится это преимущество, когда имеются два фронта возбуждения, близкие по величине и противоположные по направлению. Тогда, в электрическом поле они компенсируют друг друга, но в магнитном - отчетливо проявятся. Магнитокардиография позволяет выявить такие компоненты электродвижущей силы сердца, которые в ином случае остались бы «молчащими».


ПРОЕКТ V

«Информационно-телекоммуникационные технологии в подготовке кадров по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники»


Важное место в инженерном образовании занимают лабораторные и научно-исследовательские работы, курсовое и дипломное проектирование. Информационные технологии в этих видах учебного процесса применяются в форме виртуальных лабораторий и лабораторий удаленного доступа. Математическое и программное обеспечение исследовательских лабораторий и технологии их внедрения в учебный процесс – специфическая сторона развития баз учебных материалов для инженерного образования. В силу этих причин основные реализованные и подготовленные инновации в научно-исследовательской деятельности в рамках этого проекта инновационной образовательной программы были направлены на совершенствование и создание математического и программного обеспечения для исследовательских лабораторий, в том числе удаленного доступа.

^ Создание лабораторий удаленного доступа (ЛУД)


1.Применительно к первой ЛУД «Робототехника» получен новейший промышленный робот фирмы «Кавасаки» с возможностью организации сетевого управления. Проведено подключение промышленного робота фирмы «Кавасаки» к управляющему компьютеру, освоены команды локального управления роботом. Разработано уникальное программное обеспечение, обеспечивающее передачу команд и данных по локальной сети модельному серверу работа в сетевом режиме. Робот позволяет по сравнению с ранее имеющимся оборудованием расширить перечень выполняемых на стенде операций, вдвое увеличить зону обслуживания и пределы реализуемых при этом нагрузок (от 1 – до 20 кг).

Разработаны интерактивная обучающая, тестирующая и справочная подсистемы автоматизированной системы удалённого управления манипулятором. Созданная интерактивная обучающая подсистема обеспечивает отработку режимов управления роботом на основе удаленного управления виртуальным роботом через сеть Интернет. По тестирующей подсистеме разработаны база данных контрольных вопросов и комплекс программ для поддержки пользовательского интерфейса. Справочная подсистема содержит разделы «Термины и определения» и основные сведения о роботе «Кавасаки».

Для поддержки трансляции данных и команд через сеть Интернет разработано программное обеспечение, включающее в себя сервер управления и удаленный сервер. Обмен команды/данные основывается на технологии сокетных соединений по протоколу TCP/IP. В ходе выполнения работ создан пользовательский интерфейс удаленного управления виртуальным роботом, обеспечивающий формирование команд движения и визуализацию поступающих данных в режиме, близком к real-time. Для организации обмена информацией использована технология MailSlot.

Обмен информацией между удаленным сервером и пользовательским интерфейсом удаленного управления виртуальным роботом организован таким образом, что становится возможным проведение занятий в удаленном компьютерном классе. Ознакомившись со структурой и схемой подсистемы, пользователь переходит к изучению теоретических положений, посвященных методикам и математическому аппарату анализа робототехнических систем.

Следующим этапом обучения в интерактивном режиме является работа с виртуальным роботом в сетевом режиме. При этом необходимо ознакомиться с перечнем возможных изменяемых через сеть параметров и интерфейсом удаленного управления. Они составляют основу операций управления как виртуальным, так и полунатурным роботом.

Установленные поворотные камеры позволяют удаленному пользователю визуально контролировать перемещение манипуляционного робота и точность подведения захвата.

2. По второй ^ ЛУД «Диагностика плазмы» создана первая версия автоматизированного комплекса для спектральной диагностики плазмы

Основу автоматизированного комплекса для спектральной диагностики плазмы в видимом диапазоне длин волн составляют два новых фотометрических прибора: 4-х канальный спектрофотометр AvaSpec-2048 фирмы AVANTES и монохроматор МДР-206 производства ЛОМО.

Спектрофотометр AvaSpec-2048 – оптоволоконный спектральный прибор, предназначенный для аналитических исследований в спектральном диапазоне 200-1100 нм с высоким оптическим разрешением, позволяющим не только регистрировать обзорный спектр разряда, но и исследовать структуру линий для определения параметров плазмы. Используемая нами конфигурация этого спектрального прибора включает 4 независимых канала - оптических тракта приемников излучения, различающиеся регистрируемыми диапазонами длин волн, характеристиками используемых диспергирующих элементов – решеток (от 1200 до 3600 штрихов/мм), размерами щелей, фильтрами для обрезания гармоник второго порядка.

Профиль спектрального распределения с CCD-матрицы регистрируется электронной платой спектрофотометра с помощью 14-битного аналого-цифрового преобразователя. Управление электронными системами осуществляется встроенным микропроцессором AS-161, который обеспечивает также прием команд и отправку данных по USB-интерфейсу в персональный компьютер на основе использования функций прилагаемой библиотеки библиотеки AS-161.dll. При этом возможны несколько режимов работы, которые характеризуются рядом параметров, задаваемых экспериментатором.

Другой спектральный прибор - монохроматор МДР-206 производства ЛОМО-Фотоника - также использует в качестве диспергирующего элемента дифракционные решетки (до 1200 штрихов/мм) и позволяет реализовать несколько режимов, связанных с применением различных регистрирующих устройств (ПЗС-линейка, кремниевый диод). В первом случае для исследования спектральных характеристик плазмы нет необходимости перемещать диспергирующее устройство, однако изучаемый спектральный диапазон, несмотря на несколько большую по сравнению с AvaSpec емкость матрицы (3648 пикселей) не охватывает весь видимый диапазон длин волн. Во втором режиме для регистрации спектра должно осуществляться программируемое перемещение решетки. Таким образом, настройка прибора для исследования плазмы в различных режимах существенно отличается.

Управление параметрами сканирования спектра при использовании различных регистрирующих устройств осуществляется через разные каналы связи с ПЭВМ. Для управления положением дифракционной решетки монохроматора используются последовательный порт компьютера с поддержкой обмена по протоколу RS-232. Применение кремниевого диода не требует специального подключения к компьютеру. Регистрирующее устройство в этом случае коммутируется непосредственно с дополнительным портом монохроматора (кабель с разъемами RJ-45), а для считывания сигнала используется то же соединение по последовательному порту, которое применяется для управления местоположением решетки.

Если же для регистрации сигнала используется ПЗС-линейка, управление ее работой осуществляется через USB-порт. Следует отметить, что при непосредственном использовании для управления монохроматором приложенных изготовителем программ имеется ряд трудностей, связанных с перенастройкой, юстировкой, заданием скорости перемещения решетки, определением величины дисперсии в различных спектральных диапазонах, погрешностью измерения и т.п. Применение этого программного обеспечения для данного спектрального прибора при согласованной работе двух устройств представляет существенно большие трудности, чем для спектрометра AvaSpec-2048. Для использования в составе комплекса монохроматора МДР-206 управляющие программы создаются практически заново.

Для организации удаленного управления спектрофотометром разработана в среде Borland Delphi программа SpectrAn, которая осуществляет локальное управление раьотой оборудования, поддерживает режимы сетевого обмена информацией и предоставляет дополнительные возможности для обработки данных с учетом специфики диагностики плазмы магнетронного разряда (автоматическое выделение и распознавание спектральных линий атомов и ионов, определение температур распределения различных уровней и т.д.).

Программа SpectrAn при запуске считывает настройки спектрометра по каждому из 4-х каналов измерения и предоставляет возможность регистрировать спектр с выбранными настройками времени интегрирования, количества измерений для расчета среднего, количества отсчетов на пиксель, режима детектирования перегрузки, динамической коррекции темнового фона.

Для исследования спектральных характеристик стационарных источников излучения используются два основных режима регистрации спектрометра: режим отсчетов (Scopes) и режим радиометра (Irradiation). В первом визуализируется в реальном времени первичный необработанный сигнал (по оси ординат – сигнал на выходе АЦП, по оси абсцисс – расчетная длина волны), во втором отображается рассчитанная по калибровочным данным спектрометра абсолютная энергия в мкВт/(см2 нм) в зависимости от длины волны.

В обоих режимах имеется возможность установить свое для каждого канала время интегрирования, позволяющее получить оптимальные для измерения амплитуды излучения с минимальными погрешностями. В том случае, если интенсивность излучения достаточно велика и хотя бы на одном канале происходит превышение допустимого уровня интенсивности, выводится предупреждение «Saturated» и указываются соответствующие длины волн. В этом случае необходимо уменьшить время интегрирования.

Перечисленные выше функции управления оборудованием доступны также удаленному пользователю на сайте Интернет - лаборатории «Спектрометрия плазмы». Доступ к базе данных результатов экспериментов с возможностью предварительной обработки спектра возможен во время и после проведения сеанса удаленного управления.

На страницах сайта Интернет – лаборатории опубликованы информация об используемом оборудовании, приведены необходимые теоретические сведения о методах исследования плазмы.

Все страницы сайта генерируются с помощью разработанных на языке PHP модулей. Созданы подсистемы регистрации , авторизации и тестирования удаленных пользователей, сведения о которых, также как и результаты экспериментов, заносятся в базу данных MySQL.

Интернет – лаборатория оснащена мультимедийной системой, позволяющей удаленному пользователю следить за ходом проведения эксперимента в реальном времени.

В рамках реализации данного проекта инновационной образовательной программы МГТУ совместно с Институтом ядерного синтеза РНЦ «Курчатовский институт» создана первая сетевая версия электронного атласа конструкций разработок мирового уровня и системы доступа к нему других образовательных учреждений для реализации, прежде всего, в образовательной деятельности.

В ходе работ сформирована структура атласа, созданы основные графические меню, подобраны и отредактированы графические файлы элементов конструкции, созданы и опубликованы методические материалы, содержащие необходимые пояснения и комментарии.

Построение системы графических меню осуществлялось с учетом требования полноты отражения устройства международного термоядерного реактора ИТЭР и основных его узлов, достаточности для первичного ознакомления с его структурой и составом.

Все директивы в системе меню приведены на двух языках - на русском и на английском, принятом за официальный язык международного проекта ИТЭР. Такой подход позволяет студентам при изучении разделов сайта привыкать к международной терминологии в названиях узлов, агрегатов и основных систем термоядерного реактора и облегчит им в будущем навигацию по международному и национальным сайтам разработчиков проекта ИТЭР.

Динамические меню атласа позволяют пользователю наглядно продемонстрировать расположение узлов и агрегатов конструкции. При наведении курсора мыши на директиву меню на карте-схеме изображение соответствующего узла подсвечивается красным цветом. Динамика реализована с помощью разработанной на языке JAVASCRIPT функции, которая в зависимости от выбранной директивы меню отображает на месте карты-схемы разные графические файлы с соответствующими областями красного цвета.

Загрузка HTML-страницы с сайта атласа организована таким образом, что все графические файлы скачиваются с сервера сразу, в результате чего при наведении курсора мыши на новую директиву не происходит догрузка требуемого изображения, а оно выбирается из cash-памяти компьютера пользователя. Данный подход обеспечивает очень быстрое переключение областей подсветки.

По щелчку мыши на директиве меню осуществляется переход в выбранный раздел сайта. В ходе выполнения работ созданы динамические карты-схемы основных разделов сайта и некоторых подразделов.

В верхней и нижней части страниц атлас размещены иерархические меню, облегчающие навигацию и помогающие запоминанию структуры систем термоядерного реактора. К основным элементам конструкции или ключевым системам реактора приведены сведения об их назначении и необходимые комментарии. Разработанные международным сообществом исходные файлы с описанием конструкций имеют формат *.pdf, позволяющий хранить в себе как текстовую, так и графическую информацию в векторном формате. Просматривать такие файлы можно с помощью бесплатно распространяемой программы Adobe Acrobat Reader.

С чертежами и схемами в векторном формате работать достаточно удобно: если есть необходимость рассмотреть какой-либо мелкий элемент, достаточно увеличить выбранную область, и на компьютере пользователя она отобразится без потери качества.

У данного формата с точки зрения организации просмотра с сайта есть существенный недостаток – большое время загрузки по сети из-за относительно большого размера файла. В тоже время, далеко не всегда у пользователя есть необходимость рассматривать конструкцию во всех деталях, в ряде случаев достаточно общего вида.

Исходя из вышесказанного, с целью оптимизации форматов файлов для публикации на сервере атласа, разработчиками были сформированы несколько групп файлов с различным соотношением «качество / время сетевой загрузки».

Методическая подготовка файлов для публикации заключалась в поиске файлов на различных национальных сайтах научных учреждений, участвовавших в работе над проектом ИТЭР, отборе и структурировании необходимой для обеспечения достаточности и полноты представления информации об основных элементах конструкции в базе данных, формулировке кратких описаний элементов кострукций.


Одним из направлений деятельности созданного в МГТУ Академического центра компетенции IBM является проведение теоретических исследований и создание методологической основы для осуществления экспериментальной работы в следующих областях:

В Университете создана исследовательская группа в рамках Академического центра компетенции IBM для выполнения работ по переносу программного обеспечения, разработанного для распределенных систем, на платформу БЭВМ.


^ РАЗВИТИЕ КАДРОВОГО ПОТЕНЦИАЛА ВУЗА


В Университете реализуется система непрерывного образования, включающая в себя довузовское, высшее профессиональное, послевузовское и программы дополнительного образования. МГТУ им. Н.Э.Баумана сформулировал принципы взаимодействия с ведущими научными центрами и регионами страны в области подготовки кадров для исследования, разработки, проектирования и испытаний новой техники, а также для обеспечения промышленности регионов высококвалифицированными специалистами. В ходе реализации инновационной образовательной программы основными формами развития кадрового потенциала стали стажировки в ведущих научных и производственных центрах и повышение квалификации профессорско-преподавательского состава.

Всего в период выполнения инновационной образовательной программы МГТУ прошли повышение квалификации свыше 1500 профессоров, преподавателей, научных сотрудников Университета и других организаций.

Так, в рамках проекта «Безопасность сложных технических объектов и оценка их остаточного ресурса» по выполнению мероприятия 4.1.1.-1 «Разработка программы повышения квалификации по созданию электронных учебников и пособий» и 4.2.1.-1 «Разработка программы повышения квалификации по созданию виртуальных лабораторных работ» в 2006 году проведено повышение квалификации 42 преподавателей университета. Разработаны программы курсов, которые базируются на знаниях и умениях пользоваться офисными компьютерными программами и правилами подготовки рукописей учебников и учебных пособий в электронном виде.

В 2007 году по направлению оценки остаточного ресурса прошли повышение квалификации 81 преподавателя МГТУ им. Н.Э. Баумана.

В соответствии с запланированным мероприятием 4.3.1.-1 разработана программа курса «Международные стандарты и евронормы в области оценки остаточного ресурса сложных технических объектов».

Данный курс базируется на знании и умении пользоваться нормативно-техническими и справочными документами по оценке качества и работоспособности сварных конструкций ответственного назначения, международными стандартами и евронормами, компьютерными программами по расчету остаточного ресурса на основе результатов неразрушающего контроля.

В рамках проекта «Нанотехнологическая база микросистемной техники» проведен конкурс и заключен контракт с Российским Научным Центром «Курчатовский институт», где проведена стажировка для аспирантов​, научных работников и преподавателей МГТУ им. Н.Э.Баумана (всего 38 человек). Объем стажировки составил 72 ч. Проведение стажировки в одном из ведущих мировых центров РНЦ «Курчатовский институт» в области фундаментальных работ по нанотехнологии позволил ее участникам не только ознакомиться с самыми современными методами и инструментальными средствами проведения исследований, но и приобрести навыки практической работы в этой сфере.

Для обеспечения расчета элементов микросистемной техники проведена стажировка-обучение научных работников и преподавателей МГТУ им. Н.Э.Баумана работе на конечно-элементном программном комплексе ABAQUS и NASTRAN (10 человек). Объем стажировки – 72 часа. Контракт заключен по результатам конкурса с ОАО «Тесис».

В ходе выполнения проекта «Биомедицинская техника и технологии живых систем» было организовано повышение квалификации сотрудников университетов и руководящего звена предприятий медтехники по направлению "Биомедицинская техника" с отрывом от производства.

До последнего времени системе переподготовки и повышения квалификации кадров, занятых в сфере производства, ремонта и обслуживания медицинской техники уделялось недостаточно внимания. В связи с этим правительством РФ принято решение о возобновлении функционирования системы переподготовки и повышения квалификации кадров, занятых в этой сфере. Для решения поставленных задач разработаны учебные планы и программы повышения квалификации, ориентированные на руководящее звено предприятий медицинской техники и преподавателей вузов. Учебные планы были согласованы с Федеральной службой по надзору в сфере здравоохранения и социального развития. Занятия на курсах проводят ведущие профессора и преподаватели факультета «Биомедицинская техника» университета, ведущие специалисты страны в области производства медицинской техники, руководители подразделений Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития. Учебным планом предусмотрен 123 часовой двухнедельный цикл повышения квалификации. В рамках цикла предусматривается чтение лекций, проведение практических занятий по вопросам, связанным с правовым регулированием в сфере обращения медицинской техники, лицензированием предприятий, сертификацией медицинских изделий, порядком приемки и испытаний (технических и клинических) изделий медицинской техники, рассматриваются основные положения Международных стандартов качества ISO 9004. В рамках организуемой системы повышения квалификации слушателей знакомят с современными методами: - обработки медико-биологических изображений; - измерения биоэлектрических потенциалов; - измерения биоэлектрических потенциалов; - вычислительной диагностики; - препаратами и техникой для дезинфекции и стерилизации.

Особое внимание уделено системе развития медицинской метрологии в РФ, метрологическому обеспечению диагностического и терапевтического оборудования, новым законодательным и нормативным требованиям к медицинским изделиям в РФ, основным положениям директив стран Европейского союза о медицинских продуктах и изделиях, требованиям безопасности к контрольно-измерительным приборам и лабораторному оборудованию РФ, гармонизации с требованиями директив ЕС, сертификации медицинских изделий в Европе, требованиям директивы о медицинских изделиях 93/42/ЕЭС.

В рамках семинарских занятий проводится критический анализ аналитической техники, оборудования для лабораторной диагностики, медицинского хирургического инструментария, физиотерапевтической и функциональной аппаратуры. Слушатели готовят обзоры выбранного класса (группы) медицинской техники, выполняют сравнительный и критический анализ рассматриваемой группы медицинской техники, анализируют преимущества и недостатки конкретных аппаратов (систем, устройств, модулей) избранной группы медицинской техники. Все семинары провходят с заслушиванием сообщений слушателей по темам выданных им заданий. По окончанию повышения квалификации слушателям выданы свидетельства о повышении квалификации государственного образца.

Созданы электронные презентации по основным разделам учебной программы повышения квалификации:

В 2006 году повысило квалификацию 95 руководящих работников и ведущих специалистов предприятий медицинской техники. При этом обучение проводилось в группах по 6-10 человек один раз в два месяца. Слушатели не только посещали лекции, но и активно участвовали в семинарах, выступая на них с сообщениями о своих предприятиях, выпускаемой продукции, проводя критический и сопоставительный анализ этой продукции, делились организационными проблемами в сфере обращения медицинской техники.

В учебном процессе на постоянной основе принимали участие 8 профессоров, докторов наук, 7 доцентов, кандидатов наук. Привлечены к постоянной работе ведущие специалисты страны из таких предприятий как ВНИИИМТ, ЗАО «ВНИИМП-ВИТА», МГУ, ВНИИТиИО, руководители подразделений Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития.

В соответствии с задачами проекта «Информационно-телекоммуникационные технологии в подготовке кадров по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники» программа повышения квалификации охватывала практически весь профессорско-преподавательский состав Университета.

В настоящее время бурное развитие техники привело к тому, что происходит лавинообразное увеличение информации, необходимой современному инженеру и преподавателю. В результате чего быстрая актуализация знаний и их использование в учебном процессе не мыслимы без использования современных информационных технологий, что в свою очередь требует новых подходов к методике и дидактике организации учебного процесса. Вследствие этого, на первый план выходит задача повышения квалификации преподавателей вузов в области использования информационных технологий в учебном процессе.

Чрезвычайно важным в условиях многообразия образовательных программ университета и многочисленного преподавательского состава является развитие системы переподготовки и повышения квалификации преподавателей в области разработки и использования электронных учебных материалов. В ходе реализации проекта прошли повышение квалификации свыше 1000 преподавателей и сотрудников Университета и других вузов страны. Подготовлен сборник, в котором приведены разработанные преподавателями и сотрудниками МГТУ им. Н.Э. Баумана учебные программы повышения квалификации по следующим направлениям: «Информационно-коммуникационные технологии в инновационном образовательном процессе (теория и практика создания электронных учебных материалов)»; «Программы повышения квалификации в области информационной безопасности»; «Основы 3D моделирования и проектирования»; «Автоматизированное библиотечное обслуживание с использованием автоматизированной библиотечной информационной системы»; «Использование информационных и телекоммуникационных технологий в организации учебного процесса высшего профессионального образования»; «Информационные технологии в обучении слабослышащих»; «ИКТ-технологии в подготовке специалистов в области робототехники»; «Создание и использование в учебном процессе образовательных Интернет-порталов»; «Информационные технологии в преподавании начертательной геометрии, инженерной графики, и компьютерной графики»; «Создание и использование в учебном процессе телевизионных и Интернет технологий»; «Геоинформационные системы»; «Технологии больших ЭВМ в образовании: дистанционный доступ к виртуальной среде большой ЭВМ», «Организация операционной системы Unix».

По всем этим программам разработаны учебно-методические комплексы (УМК), отражающие цели и задачи курса, требования к квалификации слушателей. Трудоемкость всех учебных программ повышения квалификации – 72 часа и по их успешном завершении слушателям выданы свидетельства государственного образца.

Большое значение для переподготовки преподавателей в области использования информационных технологий приобрел проводимый НМЦ «Инженерное образование» МГТУ им. Н.Э. Баумана всероссийский научно-методический семинар «Инфокоммуникационные технологии в инженерном образовании». В семинаре участвуют преподаватели, аспиранты и студенты. Тема: проблемы разработки и использования в учебном процессе новейших информационных и образовательных технологий по инженерным специальностям. По итогам работы семинара в декабре 2006 г. подготовлен сборник докладов.

В портфеле заказов на выступления на семинаре много предложений от преподавателей и сотрудников МГТУ им. Н.Э. Баумана, других инженерных вузов, фирм, занимающихся разработкой программных и аппаратных средств для системы дистанционного обучения.

С началом реализации в МГТУ им. Н.Э. Баумана инновационного образовательного проекта семинар получил дальнейшее развитие и служит целям повышения квалификации преподавателей в области новейших информационных технологий. Разработаны методические материалы для проведения лабораторных работ, материалы сейчас находятся в стадии подготовки их к выпуску.

В результате сотрудничества МГТУ им. Н.Э.Баумана и компании IBM, реализованного в рамках инновационной образовательной программы в форме приобретения Университетом у компании кластера больших ЭВМ класса мейнфрейм, созданы условия для повышения квалификации и переподготовки профессорско-преподавательского состава и учебного персонала с использованием больших ЭВМ класса мейнфрейм IBM. Для этого было организовано обучение преподавателей в Учебном центре компании IBM (г. Москва), обучение прошли преподаватели, инженеры и аспиранты кафедр «Компьютерные системы и сети» (ИУ6), «Теоретическая информатика и компьютерные технологии» (ИУ9), «Автоматизированные системы управления» (ИУ5), «Информационные системы и телекоммуникации» (ИУ3) и «Технологии приборостроения» (РК6) МГТУ имени Н.Э. Баумана.

^ В систему повышения квалификации включены ежегодные научно-практические конференции, проводимые МГТУ им.Н.Э.Баумана.

В рамках выполнения инновационной образовательной программы задача 4.2. – «Организация системы повышения квалификации сотрудников на базе проводимых с участием университета Международных и Российских конференций», организовано проведение повышения квалификации сотрудников университета и специалистов по биомедицинской технике и медико-техническим технологиям по направлению «Биомедицинская техника». Повышение квалификации проходило в рамках ежегодных научно-технических конференций "Медико-технические технологии на страже здоровья" МЕДТЕХ. Это ежегодная конференция, которая проводится в соответствии с планом научных мероприятий Федерального агентства по образованию России. Конференция 2006 года проходила в период с 24 сентября по 01 октября 2006 г. в г. Родос (Греция).

Повышение квалификации сотрудников МГТУ им.Н.Э.Баумана и специалистов по биомедицинской технике и медико-техническим технологиям проводится по четырем направлениям: - биотехнические системы медицинского назначения; - лазерные системы экологии и медицины; - проблемы биомеханики и валеотехнологии; - менеджмент в здравоохранении. Общий объем аудиторных занятий составил 72 ч. из них: лекции – 62 ч., семинары – 10 ч.

В рамках конференции 2006 года заслушано и обсуждено более 30 научных докладов и сообщений, проведены заседания круглого стола посвященные проблемам фундаментальных и поисковых исследований в биомедицинской инженерии, вопросам медико-технического образования и медико-технического менеджмента. Участники конференции, прошедшие обучение по программе, получили удостоверение о краткосрочном повышении квалификации. В 2006 году было выдано 47 удостоверений, из которых 24 получили сотрудники Университета.

Другой формой повышения квалификации является организация международных программ повышения квалификации сотрудников университета на основе стажировок в ведущих учебных и научных центрах мира.

Так в рамках проекта «Биомедицинская техника и технологии живых систем» проводилась стажировка в ведущих научных центрах Баварии.

Цель повышения квалификации - совершенствование навыков научных сотрудников университета для развития приоритетных технологий биоинженерии.

Задачами повышения квалификации являлись:

В 2007 году повышение квалификации сотрудников университета по биомедицинской инженерии в период с 09.06 по 12.06 проходило по следующим направлениям: - современные методы визуализации и технологии в хирургии; - компьютерная томография, анализ изображений в диагностике и терапии; - биомедицинская электроника, биосенсоры; - компьютерные медицинские технологии, - телемедицина; - клиническое применение современных технологий; - математические методы в медицинской инженерии; - микро- и нанотехнологии в биомедицинской инженерии; - биоматериалы; - биоинформатика; - развитие международного сотрудничества в биомедицинских исследованиях.

Программа повышения квалификации включала:

По приглашению Технического университета г. Мюнхена делегация МГТУ имени Н.Э. Баумана в составе 7 человек была командирована в Германию для прохождения краткосрочной стажировки в ведущих научных центрах Баварии, г. Мюнхена и г. Эрлангена.

План работы делегации предусматривал ознакомление с ведущими научными центрами Баварии в области биомедицинской инженерии, с направлениями научных исследований в них, организацией учебного и научно-исследовательского процесса в ведущих технических вузах Баварии по биомедицинской инженерии, ознакомление с университетской клиникой и организацией исследований в ней, определение направлений взаимовыгодных связей, культурную программу.

Перечисленные выше направления входят в перечень критических технологий Российской Федерации, утвержденных Президентом Российской Федерации 21 мая 2006 г., соответствуют приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники РФ.

Делегация посетила следующие научные центры Баварии в области биомедицинской инженерии:

Участникам краткосрочной стажировки Техническим университетом г. Мюнхена были выданы сертификаты. Материалы стажировки могут использоваться в качестве демонстрационных материалов в рамках лекций по курсам: «Технические методы диагностических исследований и лечебных воздействий», «Основы теории биотехнических систем».

По результатам повышения квалификации в объеме 72 часов (курс лекций и краткосрочная стажировка) МГТУ имени Н.Э. Баумана выданы удостоверения соответствующего образца.

Таким образом, в рамках национального проекта «Образование» сформирована инновационная система повышения квалификации и стажировки специалистов в области создания и применения биомедицинской техники и технологий живых систем. За период 2006-2007 гг. в общей сложности повысили квалификацию 230 специалистов и преподавателей ВУЗ-ов.

В разделе проекта «Информационно-телекоммуникационные технологии в подготовке кадров по приоритетным направлениям развития науки, технологий и техники», связанном с повышением квалификации в области ИКТ, проведена стажировка в течение двух недель 19 преподавателей и сотрудников 13 кафедр и подразделений МГТУ им. Н.Э. Баумана в Харбинском политехническом университете (ХПУ), а также Харбинском инженерном университете, наукоемких предприятиях г. Харбина, в Пекинском университете аэронавтики и астронавтики по теме «Информационные технологии и телекоммуникации в образовании, науке и промышленности». На стажировке рассматривались следующие аспекты в сфере информационных технологий:

- информационные технологии в образовании;

- структура и методика подготовки кадров в области ИT;

- автоматизированные обучающие системы;

- стандартизация в области ИT;

- автоматизированный лабораторный практикум удаленного доступа к уникальным учебным и научным стендам по сети Интернет;

- системы автоматизированного проектирования;

- гибкие производственные системы;

- CALS-технологии;

- 3D геометрическое моделирование.

Перед участниками стажировки ставились следующие задачи:

1. Проанализировать структуру подготовки кадров в области информационных технологий в обеих странах (сравнительный анализ Российского Перечня направлений подготовки и специальностей в области ИT, Китайского классификатора образовательных программ в области ИT, их эквивалентность международным классификаторам образовательных программ, например Computing Curricula 2001-2005).

2. Ознакомиться с разработками Харбинского политехнического университета по созданию электронных учебных материалов – электронных учебников, учебных пособий, виртуальных лабораторных работ, автоматизированного лабораторного практикума удаленного доступа по сети Интернет к учебным и научным стендам, тестирующим системам.

3. Рассмотреть технологии и используемые программные инструментальные средства создания электронных учебных материалов.

4. Обсудить проблемы стандартизации в ИT области (в аспекте интеграции автоматизированных обучающих систем разных стран, обмена контентом).

5. Ознакомиться с использованием программ САПР, CALS-технологий, методов 3D геометрического моделирования в учебном процессе.

6. Познакомиться с организацией электронного документооборота и системы электронного управления университетом.

7. Ознакомиться с построением и работой электронной библиотеки университета.

8. Ознакомиться с опытом разработки и использования информационных порталов университета в научной работе, учебном процессе, управлении вузом, дистанционном обучении, довузовском образовании и подготовке абитуриентов и т.д.

9. Рассмотреть специфику и оснащение специализированных классов интерактивной мультимедиа техникой, инновационные методики преподавания.

10. Провести круглый стол по проблемам профессионального образования, разработки и использования информационных и коммуникационных технологий в инженерном образовании, с участием сотрудников и преподавателей Харбинского политехнического университета, других вузов и научных организаций Харбина и сотрудников МГТУ им. Н.Э. Баумана, приехавших на стажировку в ХПУ.

11. Подготовить материалы для внедрения в учебный процесс.

Во время проведения стажировки в Харбинском политехническом университете был проведен Китайско-Российский симпозиум по проблемам разработки и использования информационных технологий в инженерном образовании, на котором выступили участники стажировки с российской стороны и сотрудники ХПУ, в частности проректор по научной работе Джи Цай Хан, профессора Цзян Хуа, Ян Тао, Цой Чжиган На симпозиум были также приглашены российские студенты и аспиранты, обучающиеся в вузах Харбина. К началу симпозиума был издан сборник докладов на русском и китайском языках.

По окончании стажировки все ее участники получили сертификат на русском и китайском языках.

Одним из направлений проекта «Предметно-ориентированная подготовка специалистов в области инновационного менеджмента в сфере высоких технологий» являлось повышение квалификации профессорско-преподавательского состава. С этой целью проводился конкурс на проведение стажировок. Конкурс выиграла Высшая коммерческая школа Минэкономразвития России, которая в качестве соисполнителя привлекла немецкую Академию менеджмента Нижней Саксонии (г. Целли). Стажировка проходила в немецкой академии менеджмента Нижней Саксонии (DMAN) (Федеративной республике Германии, г. Целле) в два этапа: первая группа преподавателей посетила Германию 12-26 ноября 2006 года, вторая – 16-29 сентября 2007 года.

Цель программы - повышение квалификации и формирование совокупности современных знаний, практических навыков в области инновационных технологий, анализа бизнес проблем, принятия деловых решений и для проведения учебного процесса на уровне, соответствующем международным стандартам.

В процессе стажировки проводились тематические семинары, заслушаны доклады специалистов. Обсуждались вопросы, касающиеся стратегических аспектов инноваций, баланс знаний как двигатель инноваций, предпосылки для разработки инновационных продуктов, системы ориентации в интернациональном и интеллектуальном аспекте, факторы успеха инноваций, идентификация инновационных начинаний и их ранее распознавание, требования, предъявляемые к оргструктуре инновационного предприятия, особенности маркетинга инноваций и многие другие.

Участники стажировки ознакомились также с практическим опытом реализации инноваций в ФРГ, и, в частности, Нижней Саксонии. Особое внимание было уделено тому факту, что ВУЗы должны активно включаться в инновационную деятельность, а также создавать специализированные учреждения, обеспечивающие связь науки с производством.

Программа стажировки предусматривала посещение, осмотр производства и ознакомление с инновационной деятельностью ведущих производственных предприятий и предприятий, составляющих инновационную инфраструктуру в г. Гамбурге, Ганновере, Брауншвейге, Вольфсбурге, Дудерштадте. Всего – 34 компании, государственные организации, банка, высших учебных заведения и т.д.

Обе стажировки завершились круглым столом в Немецкой Академии Менеджмента, где обсуждались вопросы компетенции и возможностей предприятий, работающих в рамках ЕС, в реализации инноваций, затрагивались вопросы инновационного аудита: оценки инновативной способности предприятия, контроля за ходом реализации, возможности финансирования инноваций за счет средств, выделяемых на региональном и федеральном уровне, а также по программам ЕС.

Все, без исключения, материалы стажировки использованы в учебных дисциплинах, читаемых на факультете ИБМ, как для студентов факультета, так и для студентов инженерных факультетов. После прохождения стажировки заметно повысился уровень знаний и умений, а также кругозор преподавателей, что дало возможность вести учебные занятия со студентами на более высоком уровне. Знания, полученные преподавателями на стажировке, позволяют проводить поиск возможностей реализации объединения преподавательской и научной работы.

Знакомство с процессом продвижения инноваций в Германии помогло разрабатывать и внедрять подобные методы в МГТУ имени Н.Э.Баумана и других университетах и НИИ, для использования в народном хозяйстве России, позволило осуществить разработку системы подготовки и переподготовки специалистов в области организации и управления наукоемким производством.

В результате стажировки заложена методическая и методологическая база для создания инновационного научно-учебного центра по разработке и внедрению инновационных проектов.

По результатам программы участниками были получены сертификаты Немецкой академии менеджмента Нижней Саксонии и удостоверения о краткосрочном повышении квалификации Высшей коммерческой школы Минэкономразвития России.

По материалам стажировки подготовлен и издан сборник научных статей.

^ УКРЕПЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО

ОСНАЩЕНИЯ ВУЗА


МГТУ обладает уникальной по содержанию и возможностям экспериментальной базой. Это, прежде всего учебно-экспериментальные центры, экспериментальные стенды, научные и учебные лаборатории.

В ходе реализации инновационной образовательной программы важнейшим приоритетом было выбрано направление оснащения современным, зачастую уникальным оборудованием университетских учебных и научных лабораторий, центров коллективного пользования.


ПРОЕКТ I

«Безопасность сложных технических объектов и

оценка их остаточного ресурса»


Для реализации данного проекта инновационной образовательной программы МГТУ им.Н.Э.Баумана приказом Ректора МГТУ им. Н.Э. Баумана создан инновационный учебно-научный центр «Ресурс».

В состав Центра входят:

- лаборатория комплексной диагностики потенциально опасных изделий;

- лаборатория оценки остаточного ресурса;

- лаборатория основ технологии ремонта и восстановления изделий.

- учебно-методические помещения;

- учебно-демонстрационный зал для проведения лекций, семинаров и демонстрации разработанного в центре оборудования;

- компьютерный зал для проведения учебного процесса;

- студенческое конструкторское бюро.

Главная задача деятельности ЦЕНТРА - проведение инновационной политики по внедрению в учебный процесс и производство новейших достижений МГТУ им. Н.Э. Баумана и других ведущих организаций страны и мира в области оценки и прогнозирования остаточного ресурса потенциально опасных промышленных объектов.

Предмет деятельности ЦЕНТРА:

В результате реализации инновационной образовательной программы Центр укомплектован современным оборудованием.

^ Лаборатория комплексной диагностики потенциально опасных изделий укомплектована следующим оборудованием:


1. Токовихревой дефектоскоп.


Дефектоскоп предназначен для ручного и механизированного контроля вихретоковым методом на наличие поверхностных и подповерхностных дефектов типа нарушения сплошности материала (трещины, закаты, раковины, волосовины и др.):


2. Акустико-эмиссионная система контроля.


Акустико-эмиссионный измерительный комплекс предназначен для проведения неразрушающего контроля и оценки технического состояния ответственных объектов, подведомственных Госгортехнадзору РФ. Целью акустико-эмиссионного (АЭ) контроля является выявление, определение координат и слежение (мониторинг) за источниками АЭ сигналов контролируемых объектов - резервуаров и сосудов давления, нефтехранилищ, трубопроводов, буровых платформ, мостов, атомных и химических реакторов и других инженерных сооружений. Полученная информация после обработки используется для выявления и локализации (местонахождении) возможных дефектов в этих конструкциях, которые могут привести к экологической катастрофе и человеческим жертвам при их разрушении.


3. Видео-телевизионная система контроля.


Видео-телевизионная предназначена для контроля скрытых полостей и находящихся внутри них объектов. Миниатюрная поворотная видеокамера и согласованная с ней яркая светодиодная подсветка позволяют получить изображение находящихся в глубине объектов и не доступных для прямого осмотра внутренних поверхностей (внутренних стенок баллонов, труб, щелевых конструкций и пр.) и обнаруживать коррозию, дефекты сварных швов и др.

4. Эндоскоп.

Эндоскопы оптоволоконные предназначены для визуального контроля объектов, имеющих сложную геометрию и объектов, к которым не возможен прямой доступ. Для осмотра объектов, имеющих полости малого диаметра или объема, где изгиб дистального конца невозможен, например, стенки труб малого диаметра, эндоскоп должен комплектоваться насадками бокового наблюдения. Боковая насадка обеспечивает угол направления наблюдения 90°.


5. Ультразвуковые дефектоскопы-томографы СК-РДМ.


3199424772340490.html
3199522763056937.html
3199570573520323.html
3199699876115296.html
3199820719588052.html